43全自动比表面及孔隙度分析仪解析
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比表面分析仪比表面分析仪,是一种用于研究物质表面性质的仪器。
该仪器在材料科学领域具有广泛的应用,能够对材料的表面形貌、物理性质、化学成分等进行分析和表征。
本文将详细介绍比表面分析仪的原理、应用以及未来的发展趋势。
一、比表面分析仪的原理比表面分析仪主要基于物质表面的吸附原理进行分析。
当气体分子与固体表面接触时,会发生吸附现象。
根据吸附剂的类型和实验条件的不同,可以得到不同的吸附等温线。
通过测量气体在单位质量固体表面上的吸附量,可以计算出物质的比表面积。
比表面分析仪通常采用气相吸附法进行表征。
在实验中,气体分子在一定温度和压力条件下与固体表面发生吸附作用,随后通过改变压力或温度,测量吸附量与吸附剂的相应变化关系,从而确定固体材料的比表面积。
常用的气体吸附等温线测量方法有BET法、Langmuir法和柱渗透法等。
二、比表面分析仪的应用比表面分析仪在材料科学和工业生产中有着广泛的应用。
以下将介绍它在材料科学研究和工业生产中的几个方面的应用:1. 材料研究比表面分析仪能够对不同材料的比表面积进行测量,包括金属、陶瓷、塑料、纳米材料等。
通过比表面分析,可以评估材料的孔隙结构、表面活性以及吸附性能等。
这对于研究材料的吸附、催化和分离等性能具有重要意义。
2. 环境分析比表面分析仪在环境科学中也有一定的应用。
例如,通过测量大气颗粒物的比表面积,可以了解颗粒物的来源和组成,从而评估其对环境污染的影响。
此外,比表面分析仪还可以用于研究固体废弃物的表面性质,帮助解决环境污染问题。
3. 催化剂研究催化剂是重要的工业原料,在化学反应中起到催化作用。
比表面分析仪可以用于评估催化剂的活性和稳定性。
通过测量催化剂的比表面积和孔隙结构,可以判断其反应效率和寿命,从而优化催化剂的设计和合成方法。
4. 药物制剂研究比表面分析仪广泛应用于制药工业中的药物制剂研究。
药物的吸附性能和表面活性对于其药效和药代动力学有着重要影响。
通过比表面分析仪可以评估药物的溶解性、吸附速率和释放性能,为药物的制剂开发提供重要的依据。
比表面及孔径分析原理和仪器介绍一、比表面积介绍比表面积定义为单位质量物质的总表面积,国际单位是(m2/g),主要是用来表征粉体材料颗粒外表面大小的物理性能参数。
实践和研究表明,比表面积大小与材料其它的许多性能密切相关,如吸附性能、催化性能、表面活性、储能容量及稳定性等,因此测定粉体材料比表面积大小具有非常重要的应用和研究价值。
材料比表面积的大小主要取决于颗粒粒度,粒度越小比表面积越大;同时颗粒的表面结构特征及形貌特性对比表面积大小有着显著的影响,因此通过对比表面积大小的测定,可以对颗粒以上特性进行参考分析。
研究表明,纳米材料的许多奇异特性与其颗粒变小比表面积急剧增大密切相关,随着近年来纳米技术的不断进步,比表面积性能测定越来越普及,已经被列入许多的国际和国内测试标准中。
二、气体吸附法比表面积测试方法有多种,其中气体吸附法因其测试原理的科学性,测试过程的可靠性,测试结果的一致性,在国内外各行各业中被广泛采用,并逐渐取代了其它测试方法,成为公认的最权威测试方法。
许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准,如美国ASTM的D3037,国际ISO标准组织的ISO-9277。
我国比表面积测试有许多行业标准,其中最具代表性的是国标GB/T19587-2004 《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。
气体吸附法测定比表面积原理,是依据气体在固体表面的吸附特性,在一定的压力下,被测样品颗粒(吸附剂)表面在超低温下对气体分子(吸附质)具有可逆物理吸附作用,并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。
通过测定出该平衡吸附量,利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。
由于实际颗粒外表面的不规则性,严格来讲,该方法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之和。
氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性,成为最常用的吸附质。
通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积,所谓“等效”的概念是指:样品的表面积是通过其表面密排包覆(吸附)的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。
低温静态容量法测定固体比表面和孔径分布第一部分 基 本 原 理一. 背景知识细小粉末中相当大比例的原子处于或靠近表面。
如果粉末的颗粒有裂缝、缝隙或在表面上有孔,则裸露原子的比例更高。
固体表面的分子与内部分子不同,存在剩余的表面自由力场。
同样的物质,粉末状与块状有着显著不同的性质。
与块状相比,细小粉末更具活性,显示出更好的溶解性,熔结温度更低,吸附性能更好,催化活性更高。
这种影响是如此显著,以至于在某些情况下,比表面积及孔结构与化学组成有着相当的重要性。
因此,无论在科学研究还是在生产实际中,了解所制备的或使用的吸附剂的比表面积和孔径分布有时是很重要的事情。
例如,比表面积和孔径分布是表征多相催化剂物化性能的两个重要参数。
一个催化剂的比表面积大小常常与催化剂活性的高低有密切关系,孔径的大小往往决定着催化反应的选择性。
目前,已发展了多种测定和计算固体比表面积和孔径分布的方法,不过使用最多的是低温氮物理吸附静态容量法。
1.吸附气体与清洁固体表面接触时,在固体表面上气体的浓度高于气相,这种现象称吸附(adsorption)。
吸附气体的固体物质称为吸附剂(adsorbent);被吸附的气体称为吸附质(adsorptive);吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态。
吸附可分为物理吸附和化学吸附。
化学吸附:被吸附的气体分子与固体之间以化学键力结合,并对它们的性质有一定影响的强吸附。
物理吸附:被吸附的气体分子与固体之间以较弱的范德华力结合,而不影响它们各自特性的吸附。
两种吸附的不同特征化 学 吸 附 物 理 吸 附吸附热 吸附速率 发生温度 选择性吸附层 较大需要活化,速率慢高温(高于气体液化点)有选择性,与吸附质、吸附剂性质有关单层较小不需要活化,速率快接近气体液化点无选择性,任何气体可在任何吸附剂上吸附多层由于物理吸附的“惰性”,通过物理吸附的行为及吸附量的大小可以确定固体的表面积、孔体积及其孔径分布。
2.孔的定义固体表面由于多种原因总是凹凸不平的,凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。
全自动比表面及孔隙分析仪麦克(Micromeritics)和康塔(Quantachrome):两家的仪器都是目前大家最常用的,做气体吸附,没有太大区别(1)控制页面变化麦克采用等温夹:等温夹适合各种冷浴,包括液氮,液氩,冰水等。
具有专利保护。
康塔采用液位指示灯:时时指示液面,保证及时添加液氮。
好像也是有专利保护的。
(2)微孔分析方法在微孔分析方面,两家用的方法不一样Micromeritics用的是逐步dose法,就是给定一个dose(e.g. 5 cc/g),然后测对应的压力给出的数据是amount relative pressure5 cc/g P110 cc/g P215 cc/g P3...Quantachrome采用固定压力,测对应的吸附量给出的数据是relative pressure amount1E-6 amount 12E-6 amount 23E-6 amount 3所以Micromeritics给出的第一个数据点,吸附量很小而Quantachrome给出的第一个数据点,吸附量较大Quantachrome声称他们的方法最准确,但要很长时间而Micromeritics需要的时间相对少些,但如果 degas不好,低压部分会有个“S”形状康塔的Qudrasorb,就已经就已经可以采取3中方式进行测试,当然包括固定取点,也包括dose,同时还包括低压高压相对测试,和固定与dose并用,功能亦然很强大。
(3)分析站和脱气站以麦克公司的ASAP2020为例,具有一个分析站和两个脱气站,脱气站和分析站各配有独立的真空系统(即脱气站和分析站不共用真空系统),且可以达到脱气+工作站连用;康塔以Autosorb-1MP为例,它的脱气站和分析站共用真空系统,且用康塔仪器在脱气完成后,转移至工作站之前还要再次接触外界气氛。
但是,康塔也有他的好处,他一般Qudrasorb系列就开始采用4个站,可以同时做样。